杂交水稻
水稻,这一被中国人选定的主食,能够数干年都在粮仓里占有一席之地,自然有其独到之处。
水稻作为粮食的优势条件一突变个体的籽粒成熟时不会脱落,拥有相对统一的成熟时间等。不过,作为粮食的水稻也有缺陷,那就是育种存在很大困难。在长期的栽培过程中,水稻的亩产一直维持在200斤上下。除去耕作技术和化肥因素之外,一直以来选种育种技术都是制约水稻产量提升的重要因素。
水稻的杂交之所以不容易实现,是因为水稻的雌蕊和雄蕊紧紧相拥,并且同时成熟,所有的雌蕊都会被自家雄蕊产生的花粉占领,几乎丧失了杂交的可能。通常来说,水稻的自花授粉比率可以达到95%以上。这种特性极大地限制了水稻育种工作的。相比之下,玉米的杂交就很容易作,毕竟它们的雌蕊和雄蕊是分离的。
有人说,那直接把一些水稻花里面的雄蕊去掉,然后用其他植株产生的花粉来授粉就可以了。如果你看过水稻开花,就会明白这个做法并不可行一每个稻穗都有上百朵小花,每朵小花有6个雄蕊,把这些雄蕊挑拣干净就是一件不可能完成的任务。
这时候,一位科学家提出了一种全新的水稻育种理论——既然我们没有办法剔除水稻花朵中的雄蕊,那是否可以找到不产生花粉的突变植株,然后用这些“雄性败育”的水稻个体来进行杂交工作呢?这位科学家就是袁隆平院士。1966年,袁隆平一篇名为《水稻的雄性不孕性》的论文发表在《科学通报》上,但是当时这个发现并没有引起大家的注意。这样关键的水稻个体究竟在哪里?功夫不负有心人,研究人员最终在海南岛发现了一株被命名为“野败”的雄性不育野生稻,这成为杂交水稻发展的关键。1976年,全国推广杂交水稻208万亩,增产幅度普遍在20%以上。中国的粮食产量达到了划时代的高度。
1977年,袁隆平发表了两篇重要论文一《杂交水稻培育的实践和理论》和《杂交水稻制种与高产的关键技术》。中国的杂交水稻成为世界农业史上一个重要的里程碑。
2013年,华南农业大学的刘耀光课题组揭开了水稻雄性不育的秘密。原来,水稻雄性不育现象受到线粒体基因和核基因的共同调控。刘耀光课题组成功发现和克隆了野败型细胞质雄性不育基因,并将其命名为WA352。这一基因的发现不仅对水稻育种模式的发展提供了新的路径,也为作物育种开辟了新的发展空间。未来,随着这些技术的应用,我们的餐桌想必会越来越丰富。
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